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3D打印产业未来发展的十大趋势

  趋势三:3D打印产业化还需时日,“增”“减”制造长期共存

  3D打印采用增材制造技术,是对以“减材制造”、“等材制造”为基础的传统制造业的创新与挑战,但并不是非此即彼的关系,而是并存互补的关系。

  从历史看,传统制造业经过了几千年的积累和发展,技术、工艺、材料等已经非常成熟,而3D打印则是一个新生事物,只有30多年的发展历程,在速度、精度、强度等方面还有诸多限制。从现状看,当前3D打印市场份额十分有限,专业咨询机构Wohlers Associates发布的数据显示,2015年全球3D打印市场规模为51.65亿美元,至2020年将达到212亿美元,而这与数十万亿美元的制造业市场相比,还微乎其微。

  相比传统制造,3D打印研发周期更短、用料更省,在小批量、个性化定制等方面优势明显,但在大规模生产方面存在着许多不足之处。增材制造虽然不能完全替代减材制造、等材制造,但作为传统制造技术的有益补充,3D打印将极大地推动制造业的转型升级。

  趋势四:产品生产方式加速变革,“整”“分”制造携手共进

  3D打印是工业4.0时代最具发展前景的先进制造技术之一,它从两个方面改变了产品的生产方式。

  一方面,传统制造业以“全球采购、分工协作”为主要特征,产品的不同部件往往在不同的地方进行生产,再运到同一地方进行组装。而3D打印则是“整体制造、一次成型”,省去了物流环节,节约了时间和成本。

  另一方面,传统制造业以生产线为核心、以工厂为主要载体,生产设备高度集中。而3D打印则体现了以大数据、云计算、物联网、移动互联网为代表的新一代信息技术与制造业的融合,生产设备分散在各地,实现了分布式制造,从而省去了仓储环节。“整体制造”和“分布式制造”在字义上看似矛盾,在3D打印技术上则实现了统一,前者强调生产过程,后者强调生产行为,共同推动着产品生产方式的变革。

  趋势五:成型尺寸向两边延伸,大小产品颠覆想象

  随着3D打印应用领域的扩展,产品成型尺寸正走向两个极端。

  一方面往“大”处跨,从小饰品、鞋子、家具到建筑,尺寸不断被刷新,特别是汽车制造、航空航天等领域对大尺寸精密构件的需求较大,如2016年珠海航展上西安铂力特公司展示的一款3D打印航空发动机中空叶片,总高度达933mm。

  另一方面向“小”处走,可达到微米纳米水平,在强度硬度不变的情况下,大大减轻产品的体积和重量,如哈佛大学和伊利诺伊大学的研究员3D打印出比沙粒还小的纳米级锂电池,其能够提供的能量却不少于一块普通的手机电池。

  未来,3D打印的成型尺寸将不断延伸,从大的不可思议到小的瞠目结舌,“只有想不到的,没有做不到的”。

  趋势六:材料瓶颈待攻克,“质”“量”趋升“价”趋降

  “巧妇难为无米之炊”。3D打印材料是3D打印技术发展不可或缺的物质基础,也是当前制约3D打印产业化的关键因素。近年来,随着3D打印需求的增加,3D打印材料种类得到了迅速拓展,主要包括高分子材料、金属材料、无机非金属材料等三大类。但与传统材料相比,3D打印材料种类依然偏少。以金属3D打印为例,可用材料仅有不锈钢、钛合金、铝合金等为数不多的几种。

  另外,3D打印对材料的形态也有着严格的要求,一般为粉末状、丝状、液体状等,相比普通材料价格比较昂贵,根本无法满足个人与工业化生产的需要。足够多“买得起”的材料才能为技术的发展提供足够多的选择空间、为应用的扩展提供足够多的想象空间。

  未来,3D打印材料将成为研究开发的焦点、资本涌入的风口,材料种类、形态将得到进一步拓展,价格下降可期,精度、强度、稳定性、安全性也更加有保障。

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